28. Катагенез. Выделение стадий катагенеза и минералы индикаторы катагенеза.

Катагенез - это совокупность процессов, изменяющих породы после их литификации до начала выветривания или до перехода в метаморфическую породу при прогрессивном типе литогенеза.

Катагенез протекает при температурах от 30-50 до 300 и более градусов, при давлениях от 100-200 до 2000 атмосфер. При этом большая роль принадлежит гидродинамической обстановке и составу поровых и трещинных растворов.

Так, на глубине более 1000 метров воды имеют натриево-кальциевый хлоридный состав с минерализацией 600 мг/л.

• Не менее важным фактором является рН среды. В слабо щелочной или в щелочной среде (рН=8) начинает растворяться кремнезём, кварц и выпадают в осадок карбонаты. А в кислой среде (рН=6-6,5) растворяются карбонаты. В известняках и мергелях появляются поры и каверны, в которых выпадают в осадок опал и другие гели силикатов.

• Не менее важным для катагенеза является возраст пород. Установлено, что в неогеновых отложениях Апшерона граница катагенеза прослеживается на глубине 5000 м, в мезозойских породах Западной Сибири – на глубине 2500-3000 м, в палеозойских отложениях Русской платформы – на глубине 1300-1700 м, а в рифее Русской платформы, на границе с Уральским передовым прогибом катагенетические изменения наблюдаются уже на глубине 950-1000 метров.

По данным «углемарочной» шкалы, предложенной Н.Б. Вассоевичем, стадии литогенеза подразделяются следующим образом:

• 1 – диагенез – до глубины 150-300 метров определяется по присутствию органики в виде частиц торфа с содержанием углерода 3 – 10%;

• 2 – протокатагенез – на глубинах 1000-3000 м устанавливается по началу формирования бурых углей с содержанием углерода до 60-75%, а по исчезновению гуминовых кислот определяют границу со следующей стадией;

• 3 - мезокатагенез прослеживается на глубинах 2000-7500 м и характеризуется преобразованием бурых углей в каменные с содержанием углерода до 87%;

• 4 – апокатагенез проявляется на глубинах 2500-12000 м и устанавливается по переходу каменных углей в полуантрацит и антрацит, что определяется по содержанию углерода от 90 о 100%;

• 5 – Граница с метагенезом проводится по переходу антрацита в графит, что определяется с помощью рентгеноструктурного анализа

Кроме вышеприведённой шкалы, стадии катагенеза определяются по минералам-индикаторам: каолинит преобразуется в гидрослюду; монтмориллонит – в хлорит; гетит – в гематит; кальцит замещается доломитом и т.д.

• Растворение и вынос в растворимой форме одних минералов и переотложение их по трещинам и порам приводит к изменению пористости и проницаемости горных пород.

• Особенно сильно при катагенезе изменяются породы, содержащие глину. Так, известно, что пористость в глинистых илах при диагенезе составляет 50-60%, на глубине 1000 м она снижается до 27%, на глубине 2600 м – уменьшается до 5,4% и глина становится практически непроницаемой на глубине 3000м, где она преобразуется в аргиллит.